次世代圧電デバイスに向けた単結晶ナノキューブコンポジット三次元配列集積体の開発

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K18418
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性; 無機工業材料
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 三村 憲一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20709555)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 圧電材料 / ナノ結晶 / ナノキューブ / チタン酸バリウム / ヘテロ界面 / 水熱合成

研究成果の概要

IoTなどに使用される次世代の圧電デバイスへの適用を目指し、異種接合界面を系内に導入することにより圧電ナノ材料の特性の飛躍的な向上を目的として、新規圧電体ナノキューブの合成とそれらの集積化および圧電応答特性の評価を行った。水熱反応の最適化を行うことにより、コア部にBaTiO3、シェル部にCaTiO3を有し、それらの界面にヘテロエピタキシャル界面を有するBaTiO3/CaTiO3コンポジット型ナノキューブを合成した。それらの特徴的なナノキューブから圧電応答が確認され、界面の制御等により特性の向上を可能とする技術を得た。

自由記述の分野

無機材料化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、ヘテロ界面が誘電特性や圧電特性を向上させる報告はあったが、合成方法が複雑であり、多段階の反応を必要とし、同時にナノ結晶の形状制御を達成した報告はない。本研究成果では、特殊な原料を用いることなく、1段階で粒子内部にヘテロ界面を導入すると同時に粒子形態の制御を初めて可能とし、ヘテロ界面による特性向上の傾向も得られた。これらの成果は高機能ナノ材料の量産化への一歩として大きな意義を有する。